经统计,由于电气设备发生故障而导致的停电事故中,大多数是由于变压器油纸绝缘损坏造成。因此,为确保电力系统能够安全、可靠地运作,必须确保运行中的电力变压器油纸绝缘状态良好。本课题是来源于国家自然科学基金项目《基于电路分析法和恢复电压响应的油纸绝缘老化诊断方法》的子课题(基金编号为61174117),以电力设备的油纸绝缘系统为研究对象,根据时域介电谱测量数据建立能更加贴合油纸绝缘系统实际弛豫响应过程的混合电路模型,通过分析时域介电谱特征量受油纸绝缘老化状态的影响规律,提出一种融合改进层次分析与灰色关联法的综合诊断油纸绝缘状态的方法。本文的主要工作如下:(1)从时域介质响应理论和油纸绝缘介质弛豫响应特性出发,阐述现有介质响应等效电路模型的原理和优缺点,提出一种能更加贴合油纸绝缘系统实际弛豫响应过程的新型电路模型——混合电路模型,推导出该电路模型各个参数辨识的数学模型,并采用吻合度法以及改进区间-粒子群算法准确地运算出各个参数值。最后,通过实例证实混合电路模型的正确性、可靠性和优越性。(2)从回复电压法出发,以回复电压法测量特征量和基于混合电路模型特征参量为研究对象,通过理论分析和实例论证各个特征量受油纸绝缘老化状态的影响规律,并获取各个特征量诊断电力变压器油纸绝缘状态的老化判据。其中,测量特征量主要有:初始斜率峰值、极化谱峰值电压和主时间常数;基于混合电路模型特征量为绝缘电阻、几何电容、极化支路数和平均弛豫时间常数。(3)从极化/去极化电流法出发,首先分析目前被广泛认同的特征量——去极化电量,发现该特征量对于不同老化程度的变压器不具有通用性,为此,本文提出平均去极化电量以弥补去极化电量的不足;其次,因去极化电流曲线难以直接反映绝缘状态信息,本文提出新谱线——去极化能量谱,提取谱线上的峰值能量和峰值时间常数;最后,通过理论和实例论证这两个新特征量能准确地评估油纸绝缘劣化状况。(4)综合时域介电谱特征量,引入层次分析法,并对层次分析法进行改进后,构建油纸绝缘老化评估层次分析系统,分配各个特征参量对油纸绝缘劣化状况诊断结果的贡献程度——权重。最后,提出一种融合改进层次分析与灰色关联算法的综合诊断油纸绝缘系统劣化状况的方法,填补了综合各个时域介电谱特征参量评估油纸绝缘劣化状态方法的空白,解决多个特征参量出现竞争时,难以直接诊断油纸绝缘系统劣化情况的问题。